《幽默RTU原理》教學課件

1、iES-M80變電站自動化系統(tǒng)第1頁，共44頁。 系統(tǒng)概述 系統(tǒng)特點 功能部署 安全性iESLab第2頁，共44頁。系統(tǒng)概述iES-M80變電站自動化系統(tǒng)是根據(jù)變電站自動化的最新發(fā)展趨勢，跟蹤國際先進的計算機技術、網(wǎng)絡通信技術和控制技術而研制開發(fā)的新一代變電站自動化系統(tǒng)。系統(tǒng)采用以太網(wǎng)為核心組建系統(tǒng)通訊平臺，以分層方式部署系統(tǒng)功能，根據(jù)不同的變電站運行環(huán)境和要求，可以以不同的網(wǎng)絡拓撲方式和網(wǎng)絡通訊介質(zhì)互聯(lián)，根據(jù)用戶的需求進行系統(tǒng)定制。iESLab第3頁，共44頁。系統(tǒng)按變電站層和間隔層兩個基本層次構(gòu)架，支持變電站按保護小室的方式部署系統(tǒng)。變電站層由操作員工作站、數(shù)據(jù)庫服務器、保護工程師工作站、

2、五防工作站以及其它專用工作站組成；按照面向間隔對象的原則部署間隔單元構(gòu)成間隔層，通訊接口裝置作為間隔裝置的映射可以看作間隔層的一部分。遠動通訊工作站作為網(wǎng)關實現(xiàn)與各級調(diào)度的通訊。系統(tǒng)概述iESLab第4頁，共44頁。iESLab第5頁，共44頁。變電站層與間隔控制層之間采用雙工業(yè)交換以太網(wǎng)絡通訊。工業(yè)級交換機直流供電光纖以太網(wǎng)系統(tǒng)概述iESLab第6頁，共44頁。iESLab第7頁，共44頁。系統(tǒng)特點第8頁，共44頁。系統(tǒng)特點按變電站層、間隔層分層分布方式部署整個系統(tǒng)。采用嵌入式工業(yè)以太網(wǎng)通訊技術為核心構(gòu)造間隔測控通訊網(wǎng)絡，組建無瓶頸的快速響應系統(tǒng)。系統(tǒng)構(gòu)建方式靈活，支持多種拓撲結(jié)構(gòu)，配置簡單

3、方便，可以根據(jù)不同的要求組建多種構(gòu)架方案。 iESLab第9頁，共44頁。系統(tǒng)在工業(yè)以太網(wǎng)應用方面有精心設計，重點關注通訊實時性、設備互操作性、網(wǎng)絡可靠性和網(wǎng)絡安全性等幾方面的應用性能。 每個屏單獨配置工業(yè)級網(wǎng)絡交換機來構(gòu)建局域網(wǎng)，在網(wǎng)絡安全性、可靠性、系統(tǒng)效率、施工維護及系統(tǒng)擴展方面有了質(zhì)的突破，可以按照“屏內(nèi)電纜，屏間光纖”的原則構(gòu)建雙光纖交換局域網(wǎng)。 間隔裝置采用平衡式（主動上送、點對點）網(wǎng)絡通訊方式，提高了數(shù)據(jù)的實時響應性能。系統(tǒng)采用雙網(wǎng)熱備用方式通訊。間隔層雙網(wǎng)通訊采用負載平衡方式，有效利用雙網(wǎng)通訊資源。 基于標準TCP(UDP)/IP協(xié)議基礎上制定應用通訊規(guī)范，容易實現(xiàn)設備的互聯(lián)。

4、在遠動通訊工作站上采用網(wǎng)關方式對變電站局域內(nèi)網(wǎng)和與調(diào)度通訊的外網(wǎng)實行物理隔離，提高網(wǎng)絡安全性。系統(tǒng)特點iESLab第10頁，共44頁。點對點主動上送下級作為服務端，被動負載平衡UDP廣播校時多主主輔機/多主站iESLab第11頁，共44頁。系統(tǒng)特點硬件平臺采用先進可靠的符合工業(yè)級標準的部件，適應變電站運行環(huán)境和無人值班的要求。采用工業(yè)級交換機為網(wǎng)絡互聯(lián)設備，支持全直流供電方式，較一般商用網(wǎng)絡設備有更高的電磁兼容性和可靠性。遠動通訊工作站選用以低功耗免風扇嵌入式CPU和超大容量電子盤為核心器件的一體化工作站。間隔測控裝置硬件采用高性能嵌入式CPU，高可靠的工業(yè)級嵌入式以太網(wǎng)芯片，自主版權的大規(guī)模

5、專用集成電路（ASIC）。系統(tǒng)各級電源模塊專為變電站運行環(huán)境設計，支持交直流寬范圍輸入，電磁兼容性能達到IV級。iESLab第12頁，共44頁。系統(tǒng)特點間隔層和通訊層采用先進的、性能穩(wěn)定的嵌入式實時多任務操作系統(tǒng)作為軟件平臺。站控層工作站采用當前主流的Win2000/xp操作系統(tǒng)，數(shù)據(jù)庫支持軟件采用Oracle或MS SQL，報表支持軟件采用office xp。 應用軟件基于先進的軟總線（SOFTBUS）分布式計算技術，按client/server方式構(gòu)建系統(tǒng)。針對變電站應用設計，交互簡單方便。配置方式靈活，可以根據(jù)需要即插即用不同層次的功能模塊。系統(tǒng)功能完備，包含從基本SCADA軟件模塊到高

6、層應用、管理等多層次應用軟件。 iESLab第13頁，共44頁。系統(tǒng)特點通訊接口能力強通訊接口設備/遠動工作站可配置多個以太網(wǎng)卡，支持32個以太網(wǎng)連接；通訊接口設備/遠動工作站可配置到24路串口，支持RS232/422/485通訊方式。內(nèi)置眾多已經(jīng)聯(lián)調(diào)通過的通訊規(guī)約。具備和多家主站系統(tǒng)聯(lián)調(diào)經(jīng)驗，如：DL451-91、擴展DL451-91、IEC870-5-101、擴展IEC870 -5-101、 IEC870-5-104、擴展IEC870-5-104 等規(guī)約。iESLab第14頁，共44頁。系統(tǒng)特點充分考慮無人值班和變電站工作環(huán)境要求，系統(tǒng)具有高可靠性保證。 變電站層各工作站、服務器采用高標準

7、的品牌機器，保證系統(tǒng)運行可靠。雙機冗余熱備用方式，自動切換，保證系統(tǒng)功能不間斷運行。配備大功率直流逆變電源，支持系統(tǒng)異常掉電情況下保持運行。所有軟件模塊都有監(jiān)視和自恢復功能。通訊網(wǎng)絡平臺采用雙網(wǎng)冗余設計，干擾大的環(huán)境中可以采用光纖通訊。間隔裝置所有輸入輸出回路均采用不同方式的隔離、濾波、過電壓浪涌抑制等措施。裝置采用背插總線式結(jié)構(gòu)，強電信號經(jīng)過隔離在物理空間上與弱電信號完全隔離，大大減小外部電磁干擾在弱電側(cè)的耦合。電磁兼容測試通過國際標準IEC61000-4中規(guī)定的最嚴酷等級（IV級）的要求。iESLab第15頁，共44頁。系統(tǒng)特點間隔裝置功能完備裝置采用面向電氣間隔單元對象設計，針對不同的對

8、象（線路、母聯(lián)、分段、電容器、電抗器、變壓器、斷路器等）分別有對應的測控裝置完成其所需的測控要求，可以根據(jù)電壓等級、測控功能配置不同的監(jiān)控裝置 iESLab第16頁，共44頁。功能部署第17頁，共44頁。系統(tǒng)介紹：功能部署通訊接口功能GPS校時變電站層功能間隔層功能iESLab第18頁，共44頁。通訊接口功能智能裝置接入串口（RS232/422/485）系統(tǒng)內(nèi)置大量的通訊規(guī)約，如：保護系統(tǒng)、直流系統(tǒng)，消弧裝置、五防系統(tǒng)、智能電表系統(tǒng)等雙機切換裝置完成串口的發(fā)送方向的二選一和接收方向的一分二。該功能一般部署在通訊接口裝置上。可以在線開發(fā)和更改規(guī)約，可以非常方便地完成通訊接口功能；以太網(wǎng)接入系統(tǒng)系

9、統(tǒng)內(nèi)置許多的通訊規(guī)約，如：保護系統(tǒng)、五防系統(tǒng)等可以在線開發(fā)和更改規(guī)約，可以非常方便地完成通訊接口功能；iESLab第19頁，共44頁。通訊接口功能對遠方調(diào)度主站的通訊接口，可靈活多樣，支持傳統(tǒng)的載波、微波方式，支持網(wǎng)絡方式，基于TCP/IP通訊。內(nèi)置眾多已經(jīng)聯(lián)調(diào)通過的通訊規(guī)約，如：DL451-91、擴展DL451-91、IEC870-5-101、擴展IEC870 -5-101、 IEC870-5-104、擴展IEC870-5-104 等規(guī)約?？梢詫崿F(xiàn)傳統(tǒng)四遙通訊和遠方保護管理功能，如：微機保護事項、測值召喚、定值整定等功能。iESLab第20頁，共44頁。通訊接口功能遠動工作站雙機切換實現(xiàn)功能

10、如下：如果沒有多串口卡，使用SoftBus管理主輔機和主輔模塊。SoftBus可以實現(xiàn)模塊的自動切換和手工命令切換。如果使用多串口卡，則使用雙機切換裝置實現(xiàn)主輔機切換。每個雙機切換裝置負責8路串口的切換。雙機切換裝置實現(xiàn)串口接收信號的一路輸入雙機接收（物理信號一分二），發(fā)送信號在主輔機之間的物理切換（使用二選一開關實現(xiàn)）。iESLab第21頁，共44頁。通訊接口功能雙機切換裝置可以實現(xiàn)以下邏輯：a) 雙機切換裝置可以運行于手工或自動切換。b)如果只有一臺機器的通訊模塊運行，則這臺機器肯定是主機，手動切換無效。c)如果有一臺機器的通訊模塊沒有運行，則接收信號的不輸入該機器。以防干擾另臺機器的運行

11、。主輔狀態(tài)的維護使用看門狗的原理實現(xiàn)，主機如果在設定的時間內(nèi)（30s）沒有發(fā)送復位看門狗的信號，則切換到輔機（硬件實現(xiàn)）。 iESLab第22頁，共44頁。GPS校時是系統(tǒng)中比較重要的一個環(huán)節(jié)，iES-70P系統(tǒng)提供GPS秒脈沖校時和規(guī)約校時兩種方式。 間隔測控裝置使用秒脈沖校時可以精確到1ms， 遠動通訊工作站實現(xiàn)規(guī)約校時，同時對所有變電層工作站進行系統(tǒng)校時。 GPS校時功能iESLab第23頁，共44頁。變電層功能部署變電層軟件基本層次操作系統(tǒng)、驅(qū)動程序、軟總線通訊服務系統(tǒng)SCADA系統(tǒng)高層應用、專家系統(tǒng)、管理系統(tǒng)iESLab第24頁，共44頁。SCADA功能軟件模塊 通訊服務模塊 數(shù)據(jù)庫

12、服務模塊 人機界面功能模塊 保護管理模塊 系統(tǒng)維護模塊 變電層功能部署iESLab第25頁，共44頁。變電層功能部署變電站高層應用模塊電壓無功控制專家系統(tǒng) 操作票專家系統(tǒng) 微機五防專家系統(tǒng) 故障錄波數(shù)據(jù)分析模塊 iESLab第26頁，共44頁。變電層功能部署變電站管理模塊 運行管理 一次設備管理 二次設備管理 缺陷管理 檢修管理 兩票管理 文件管理 生產(chǎn)管理 人員及培訓管理 班組建設管理 iESLab第27頁，共44頁。間隔層功能CAM216系列高壓綜合監(jiān)控裝置CAM217主變本體監(jiān)控裝置CAM218所用變監(jiān)控裝置CAM215線路監(jiān)控裝置iESLab第28頁，共44頁。間隔層功能CAM216系

13、列高壓綜合監(jiān)控裝置采集11路交流模擬量 采集48路開關量輸入 完成12路（24路DO）遙控操作 采集4路脈沖電度輸入 具有線路的同期檢測及手動同期控制操作功能 具有一個半接線方式下的斷路器同期檢測功能 具有雙以太網(wǎng)或RS232/485串口通信能力 具有GPS秒脈沖同步時鐘輸入 iESLab第29頁，共44頁。間隔層功能CAM217主變本體監(jiān)控裝置采集2路直流溫度量，無需另配變送器 采集8路直流模擬量 采集48路開關量輸入 完成12路（24路DO）遙控操作 具有雙以太網(wǎng)或RS232/485串口通信能力 具有GPS秒脈沖同步時鐘輸入iESLab第30頁，共44頁。間隔層功能CAM218所用變監(jiān)控裝

14、置采集7路交流模擬量，完成所用變電壓、電流、有功、無功功率的測量 采集2路直流電壓，用于采集直流控制母線、合閘母線電壓，無需另配變送器采集。48路開關量輸入 完成12路（24路DO）遙控操作 具有雙以太網(wǎng)或RS232/485串口通信能力 具有GPS秒脈沖同步時鐘輸入 iESLab第31頁，共44頁。間隔層功能CAM215線路監(jiān)控裝置 采用交流采樣方式對三相三線制或三相四線制線路所有電量進行 精確采集 采集24路開關量輸入 完成4路（8路DO）遙控操作 具有雙以太網(wǎng)或RS232/485串口通信能力 具有GPS秒脈沖同步時鐘輸入iESLab第32頁，共44頁。間隔層功能1.線路間隔測控裝置 采用交

15、流采樣方式對三相三線制或三相四線制線路的所有電量進行精確采集，具有線路的同期檢測和控制功能以及手動同期操作功能，具有隔離開關、接地刀閘的防誤閉鎖功能 。35kv/10kvCAM215110kv/220kvCAM216iESLab第33頁，共44頁。2.變壓器間隔測控裝置 完成變壓器三側(cè)全電量以及溫度量的采集，采集分接頭位置信號，控制有載調(diào)壓分接頭升降，具有斷路器的同期檢測及控制功能，具有隔離開關、接地刀閘的防誤閉鎖功能 。主變?nèi)齻?cè)CAM216x3本體信號CAM217間隔層功能iESLab第34頁，共44頁。間隔層功能3.母線及母聯(lián)間隔測控裝置 主要完成母線相電壓、零序電壓以及母聯(lián)三相電流的采集

16、，控制母聯(lián)斷路器及隔離開關分合閘操作。CAM216iESLab第35頁，共44頁。間隔層功能4.一個半接線方式下間隔測控裝置 對于斷路器間隔主要完成同期檢測功能，具有近區(qū)優(yōu)先原則選擇同期電壓功能，對于線路間隔主要完成線路全電量的采集及線路同期檢測功能。每個斷路器配置一個CAM216iESLab第36頁，共44頁。間隔層功能5.電容器間隔測控裝置 主要完成電容器三相電流及無功電能測量，采集斷路器、保護動作信號等位置信號。CAM215或CAM216iESLab第37頁，共44頁。間隔層功能6.所用變間隔測控裝置 主要完成所用變壓器低壓側(cè)三相電壓、三相電流、有功、無功以及直流系統(tǒng)直流控制母線、直流合

17、閘母線電壓的采集。CAM218iESLab第38頁，共44頁。間隔層功能組屏4/6裝置交換機分布安裝iESLab第39頁，共44頁。安全性第40頁，共44頁。實現(xiàn)特點：運行的安全性變電層軟件系統(tǒng)的安全性考慮 運行于各個工作站、服務器的軟件系統(tǒng)，底層操作系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫滿足C2級安全性，并配合系統(tǒng)設計的不同操作等級，設置多重權限管理和時限設置，滿足嚴格的安全要求，重要操作支持監(jiān)護口令和操作口令。 iESLab第41頁，共44頁。實現(xiàn)特點：運行的安全性通訊網(wǎng)絡的安全性考慮 內(nèi)部通訊網(wǎng)絡按分層分段設計。不同層之間的通訊通過專用服務，而專用軟件的訪問和操作具有權限管理，保證安全性。和外部網(wǎng)絡的互聯(lián)通訊工作站作為外部部網(wǎng)絡和內(nèi)部網(wǎng)絡的網(wǎng)關，實現(xiàn)物理隔離。而且遠動通訊工作站以專用通訊規(guī)約進行信息轉(zhuǎn)發(fā)，實現(xiàn)較高級別的安全性性防護?？梢允褂寐酚善鲗崿F(xiàn)與遠方網(wǎng)絡的隔離可以通過網(wǎng)絡防火墻與外部網(wǎng)絡互聯(lián)，提高外部系統(tǒng)訪問內(nèi)部網(wǎng)絡的安全性；iESLab第42頁，共44頁。實現(xiàn)特點：運行的安全性間隔層軟件和硬件的安全性考慮 所有